handout aljabar linear ii ruang vektor umum

Handout Aljabar Linear II

BAB I
RUANG VEKTOR UMUM

Dalam bab ini akan dipelajari tentang konsep ruang vektor umum, sub ruang
vektor dan sifat-sifatnya. Pada pembicaraan ini, para mahasiswa dianggap sudah
mengenal konsep dan sifat ruang vektor R2 maupun R3 . Berdasarkan sifat – sifat
ruang vektor R2 dan R3 , diangkat menjadi aksioma-aksioma untuk ruang vektor
umum .

1.1.

Definisi dan Sifat Ruang Vektor
Berikut diberikan definisi ruang vektor umum, yang secara eksplisit

didefinisikan sebagai berikut:
Definisi 1.1.1 Suatu ruang vektor V ( atas bilangan real ) adalah suatu himpunan
V yang elemen-elemennya disebut vektor, bersama dengan dua operasi biner.

Operasi yang pertama, disebut operasi penjumlahan vektor, yang membawa setiap

pasangan vektor a dan b ke suatu vektor yang dinotasikan dengan a b . Operasi ke
dua disebut perkalian skalar , yang membawa setiap vektor a dan setiap skalar
suatu vektor yang dinotasikan

ke

a . Kedua operasi tersebut harus memenuhi sifat

sebagai berikut:

1. a b

b

a untuk setiap pasangan vektor

a dan b ( hukum komutatif dari

penjumlahan vektor )


2. (a b) c a (b c) untuk setiap vektor

a , b dan c ( hukum asosiatif dari

penjumlahan vektor)

Bab I - Definisi Ruang Vektor_Karyati
E_mail: karyati@uny.ac.id

-1–

Handout Aljabar Linear II

3. Terdapat dengan tunggal vektor 0 , yang disebut vektor nol, sedemikian sehingga
a

a , untuk setiap vektor a .

0


4. Untuk setiap vektor a , terdapat dengan tunggal vektor ( - a ) sedemikian
sehingga a + (- a )= 0 .

5.

(a

b)

b untuk setiap bilangan real

a

dans etiap pasangan vektor a

dan b .

6. (

)a


a

a untuk setiap pasangan bilangan real

dan

, dan setiap

vektor a .

7. (

)a

( a ) untuk setiap pasangan bilangan real

dan

, dan setiap vektor


a.

8. Untuk setiap vektor a , 1 a = a .

Lebih jelasnya, operasi penjumlahan vektor di atas merupakan suatu pemetaan, yaitu:
: V V

V

: (a , b)

a

b

Demikian halnya dengan operasi perkalian skalar juga merupakan pemetaan :
. : F V
. : ( , a)


V
a

Berikut diberikan contoh-contoh ruang vektor:
Contoh 1.1.1
Himpunan R2 merupakan ruang vektor jika operasi ‘+’ dan ‘.’ didefinisikan sebagai
berikut:

Bab I - Definisi Ruang Vektor_Karyati
E_mail: karyati@uny.ac.id

-2–

Handout Aljabar Linear II

y' ) dan

( x, y) ( x' , y' ) ( x x' , y

.( x, y) ( x, y)


Penjumlahan vektor tersebut bersifat tertutup, karena hasil penjumlahan dua
vektornya juga merupakan anggota R2 . Demikian halnya perkalian skalarnya. Kita
akan menunjukkan bahwa semua aksioma – aksioma pada definisi di atas dipenuhi.
Jelas bahwa terhadap operasi penjumlahan vektor bersifat tertutup. Berikutnya akan
ditunjukkan bahwa aksioma 1 dipenuhi:
( x, y) ( x' , y' ) ( x x' , y

( menurut definisi penjumlahan )

y' )

( x' x, y' y)

( sifat komutatif bilangan real )

( x' , y' ) ( x, y)

( definisi penjumlahan )


Jadi dipenuhi aksioma 1.
Ditunjukkan bahwa aksioma 2 dipenuhi:
( x, y) ( x' , y' )

( x", y" ) ( x

x' , y

y' )

( x", y" )

( definisi penjumlahan )

x' )

x", ( y

y' )


( definisi penjumlahan )

(x

x ( x' x" ), y

y"

( y' y" )

( sifat asosiatif bilangan real )

( x, y) ( x' x", y' y" )

( definisi penjumalahan )

( x, y)

(definisi penjumlahan )


( x' , y' ) ( x", y" )

Ditunjukkan bahwa aksioma 3 dipenuhi
Bentuk vektor nol, 0 (0,0) , sehingga diperoleh:
( x, y) (0,0) ( x 0, y 0) (0,0)

Jadi terdapat 0 (0,0)

R2 sehingga ( x, y)

Bab I - Definisi Ruang Vektor_Karyati
E_mail: karyati@uny.ac.id

(0,0) (0,0)

-3–

Handout Aljabar Linear II

Ditunjukkan bahwa aksioma 4 dipenuhi:

Ambil sebarang vektor ( x, y) R2 , pasti dapat ditemukan ( x, y) R 2 ( bilangan
real selalu mempunyai invers jumlah ) sehingga berlaku
( x, y) ( x, y)

x ( x), y

( y)

(definisi jumlah )

(0,0)

( invers jumlah bilangan real )

0

( vektor nol menurut aksioma 3 )

Aksioma 5 dipenuhi berdasarkan definisi perkalian skalarnya.
Selanjutnya ditunjukkan dipenuhi aksioma 6:
Ambil sebarang vektor ( x, y) R2 dan ,
(

)( x, y)

(

) x, (

)y

R , sehingga diperoleh

(definisi perkalian skalar )

y)

( sifat distributif bilangan real )

( x, y) ( x, y)

( definisi penjumlahan vektor )

( x

x, y

( x, y)

( x, y)

( definisi perkalian skalar )

Ditunjukkan dipenuhi aksioma 7:
Ambil sebarang vektor ( x, y) R2 dan ,
(

)( x, y)

(

) x, (

)y

R , sehingga diperoleh

( definisi perkalian skalar )

( x), ( y)

( sifat asosiatif bilangan real )

( x, y)

( definisi perkalian skalar)

( x, y)

( definisi perkalian skalar )

Ditunjukkan dipenuhi aksioma 8:

Bab I - Definisi Ruang Vektor_Karyati
E_mail: karyati@uny.ac.id

-4–

Handout Aljabar Linear II

( 1 adalah elemen satuan pada bilangan real )

1( x, y) (1x,1 y) ( x, y)

Contoh 1.1.2:
Himpunan R3 adalah suatu ruang vektor terhadap operasi penjumlahan vektor dan
perkalian skalar standar. ( Bukti sejalan dengan Contoh 1.1 )

Contoh 1.1.3:
R3 ,

Diberikan himpunan bagian

S

( x, y, z) R3 x

y

z 0 .

Didefinisikan

penjumlahan vektor dan perkalian skalarnya adalah penjumlahan vektor dan perkalian
skalar standart pada R3 . Sebelum menunjukkan berlakunya semua aksioma untuk
ruang vektor, maka dibuktikan dahulu bahwa kedua operasi tersebut bersifat tertutup.


Ambil sebarang vektor di S , yaitu: a
a

b

(x

x' , y

y' , z

z' )

( x, y, z), b ( x' , y' , z' ) . Jika dijumlahkan :

(definisi penjumlahan )

Selanjutnya, untuk membuktikan bahwa a b S harus dibuktikan bahwa
( x x' ) ( y

y' )

(z

z' ) 0

(x

y' )

(z

z' ) ( x

x' )

(y

y

z)

( x' y' z' )

( sifat asosiatif dan komutatif bilangan real )
0 0


0 ( karena a , b

Ambil sebarang vektor di S , yaitu: a

Bab I - Definisi Ruang Vektor_Karyati
E_mail: karyati@uny.ac.id

( x, y, z) dan

S)

R , sehingga:

-5–